DGIST開發(fā)動態(tài)電解質(zhì) 以解決電池的枝晶生長問題

2022-12-19 15:19:04來源：蓋世汽車關(guān)鍵詞：鋰離子電池動力電池閱讀量：25568

導(dǎo)讀：近日，大邱慶北科學(xué)技術(shù)院(DGIST)研究人員負責(zé)的團隊制作了一種納米自旋棒(NSB)，可以對外部磁場做出反應(yīng)，使電池中的靜態(tài)電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)狀態(tài)，并將其置入電解質(zhì)溶液中，產(chǎn)生微對流。

　　據(jù)外媒報道，由大邱慶北科學(xué)技術(shù)院(DGIST)研究人員負責(zé)的團隊開發(fā)了一種新概念系統(tǒng)，可以大幅提高下一代電池的穩(wěn)定性和使用壽命。預(yù)計該系統(tǒng)可以將靜態(tài)的液體電解質(zhì)變?yōu)閯討B(tài)，從而解決枝晶生長問題，將有助于加速下一代電池的商業(yè)化進程。

　　目前，在電動汽車中，大多數(shù)商用電池都使用石墨負極。但是，石墨負極比較重，而且在電池內(nèi)部占據(jù)了大量空間，限制了能量密度。這使電池?zé)o法長期運行，因此需要更輕、更小的負極材料。

　　作為下一代負極材料，鋰金屬日益受到關(guān)注，因其可以解決這些問題。然而，在鋰電池充電過程中，鋰金屬負極表面容易生長枝晶，使其商業(yè)化進程受到影響。這往往嚴重依賴于電解質(zhì)中的離子傳輸現(xiàn)象。換句話說，當離子的傳輸速度越快，更加均勻時，枝晶生長更容易控制。因此，為了抑制枝晶生長，需要提出一種更快、更均勻的離子傳輸方法。

　　該團隊制作了一種納米自旋棒(NSB)，可以對外部磁場做出反應(yīng)，使電池中的靜態(tài)電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)狀態(tài)，并將其置入電解質(zhì)溶液中，產(chǎn)生微對流。事實上，通過施加外部旋轉(zhuǎn)磁場來遠程傳輸動力，可以旋轉(zhuǎn)分布在整個電解質(zhì)中的NSB。與之前的方法相比，這項工作可以促進離子快速傳輸，同時將離子擴散降低約32%，從而實現(xiàn)均勻的離子傳輸。

　　通過應(yīng)用磁性納米顆粒(NSB)和外加磁場來實現(xiàn)動態(tài)離子傳輸，可以促進快速均勻地傳輸鋰離子，經(jīng)過驗證在高充電速率下，也能有效控制枝晶的形成和生長。將NSB添加到其他電解質(zhì)中也能起到同樣的效果。如果使用該團隊開發(fā)的電解質(zhì)來制造鋰金屬電池，并在外部施加旋轉(zhuǎn)磁場，與現(xiàn)有系統(tǒng)相比可大幅提高電池壽命。

　　DGIST能源科學(xué)與工程系Lee Hong-kyung教授表示：“這是一種新概念電解質(zhì)系統(tǒng)，可以創(chuàng)造出以前從未嘗試過的動態(tài)電解質(zhì)，并通過使用磁性納米顆粒改變電解質(zhì)研究的范式。這種概念可以立即應(yīng)用到使用液體電解質(zhì)的各種電化學(xué)系統(tǒng)。”

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